Il corso offre una panoramica su quegli aspetti della Meccanica Computazionale in grado di valorizzare e ampliare le conoscenze e le competenze di base della Meccanica Strutturale che gli studenti di architettura hanno acquisito e sviluppato durante la formazione universitaria.
Negli ultimi 70 anni, l’evoluzione della potenza di calcolo dei computer ha portato allo sviluppo di strategie numeriche avanzate. Inizialmente caratterizzati solo da procedure analitiche, spesso complicate, gli strumenti per l’analisi strutturale si sono evoluti in tecniche di modellazione adatte all’implementazione numerica su piattaforme software CAD/CAE.
Il corso intende fornire in questo contesto un primo approfondimento, spaziando dalla formulazione teorica alla base di tali strumenti, a esempi semplici per una loro programmazione al computer.
Adottando un approccio meno rigoroso rispetto a quello abituale delle scuole di ingegneria, l’insegnamento vuole offrire anche un punto di vista diverso per gli studenti, con una comprensione più intuitiva della meccanica strutturale computazionale, dei modelli e dei metodi numerici ivi contenuti.
Negli ultimi 70 anni, l’evoluzione della potenza di calcolo dei computer ha portato allo sviluppo di strategie numeriche avanzate. Inizialmente caratterizzati solo da procedure analitiche, spesso complicate, gli strumenti per l’analisi strutturale si sono evoluti in tecniche di modellazione adatte all’implementazione numerica su piattaforme software CAD/CAE.
Il corso intende fornire in questo contesto un primo approfondimento, spaziando dalla formulazione teorica alla base di tali strumenti, a esempi semplici per una loro programmazione al computer.
Adottando un approccio meno rigoroso rispetto a quello abituale delle scuole di ingegneria, l’insegnamento vuole offrire anche un punto di vista diverso per gli studenti, con una comprensione più intuitiva della meccanica strutturale computazionale, dei modelli e dei metodi numerici ivi contenuti.
scheda docente materiale didattico
Il metodo FEM, che sin dai suoi primi sviluppi (fine anni 40 del Novecento) si pone come approccio naturalmente inter- e multidisciplinare, vede come i modelli matematico-fisici possano essere implementati in schemi semplici e modulari all’interno di algoritmi iterativi.
Tramite lezioni teoriche e esercitazioni pratiche, il corso si concentrerà sui punti-chiave dell’implementazione numerica per l’analisi strutturale (sia quella elastica standard sia quella modale per la caratterizzazione dinamica delle strutture) e della relazione con gli strumenti adatti a una gestione parametrica della modellazione geometrica.
Le equazioni di equilibrio saranno anche formulate in un formato matematico generale, in modo da avere una panoramica del loro utilizzo in software general-purpose, in grado di simulare problemi fisici generici.
In particolare il programma si articola nei seguenti punti:
1. cenni di algebra e analisi lineare;
2. analisi elastico-lineare di telai piani e spaziali;
3. analisi modale di telai piani e spaziali;
4. formulazione FEM generalizzata per PDE (Partial Differential Equations).
Nam-Ho Kim, Bhavani V. Sankar, Ashok V. Kumar. Introduction to Finite Element Analysis and Design (2nd ed.). Wiley.
Mutuazione: 21010196 CAD/CAE FONDAMENTI DI MECCANICA COMPUTAZIONALE DELLE STRUTTURE in Architettura - Progettazione architettonica LM-4 FORMICA GIOVANNI
Programma
Gli argomenti del corso coprono diversi problemi meccanici, per i quali si applichi il Metodo degli Elementi Finiti (FEM), e in particolare sui sistemi intelaiati sia piani che spazioli.Il metodo FEM, che sin dai suoi primi sviluppi (fine anni 40 del Novecento) si pone come approccio naturalmente inter- e multidisciplinare, vede come i modelli matematico-fisici possano essere implementati in schemi semplici e modulari all’interno di algoritmi iterativi.
Tramite lezioni teoriche e esercitazioni pratiche, il corso si concentrerà sui punti-chiave dell’implementazione numerica per l’analisi strutturale (sia quella elastica standard sia quella modale per la caratterizzazione dinamica delle strutture) e della relazione con gli strumenti adatti a una gestione parametrica della modellazione geometrica.
Le equazioni di equilibrio saranno anche formulate in un formato matematico generale, in modo da avere una panoramica del loro utilizzo in software general-purpose, in grado di simulare problemi fisici generici.
In particolare il programma si articola nei seguenti punti:
1. cenni di algebra e analisi lineare;
2. analisi elastico-lineare di telai piani e spaziali;
3. analisi modale di telai piani e spaziali;
4. formulazione FEM generalizzata per PDE (Partial Differential Equations).
Testi Adottati
T.J.R. Hughes. The Finite Element Method. Dover Publications, 2000.Nam-Ho Kim, Bhavani V. Sankar, Ashok V. Kumar. Introduction to Finite Element Analysis and Design (2nd ed.). Wiley.
Modalità Erogazione
Il corso si svolge con lezioni frontali ed esercitazioni pratiche. L'insegnamento si basa sull'interazione frontale docente-allievi. Oltre alle lezioni, sono previste esercitazioni guidate su desktop workstations, in cui sperimentare l’uso sia di software general-purpose (Comsol Multiphysics, Wolfram Mathematica, MATLAB) sia di software per l’analisi strutturale quale SAP2000. Per la modellazione geometrica, anche l’uso di CAD software di computer grafica 3D, quali AutoDesk Maya e Blender, saranno parte delle esercitazioni.Modalità Frequenza
L'apprendimento passa attraverso una frequenza assidua delle lezioni teorico/pratiche del corso. Come da regolamento didattico del Corso di Studio, è necessario avere almeno il 75% delle presenze per poter sostenere l'esame nell'anno accademico in corso.Modalità Valutazione
L’esame finale consiste nella presentazione orale di un lavoro di approfondimento tematico da scegliere tra i temi trattati durante il corso, e da svolgere o singolarmente o in gruppi (2/3 studenti). Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. In particolare, gli esami verranno svolti online tramite MicroSoft TEAMS, secondo le specifiche che verranno comunicate durante il corso.